水化硅酸钙的合成及其组成、结构与形貌

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要水化硅酸钙(简称C．S．H)是波特兰水泥水化的最主要水化产物，也是水泥基复合材料最主要的强度来源。C．S．H组成与结构的研究对理解、调节与控制水泥基复合材料的力学性能与化学稳定性具有重要意义。本文围绕C．S．H的合成及其组成、结构与形貌开展了系统的研究，主要工作和取得的重要成果有：采用氧化钙与纳米氧化硅的水热反应，不同温度下的碱硅酸盐与钙盐的溶液反应、氧化钙与纳米氧化硅的溶液反应、硅酸三钙及硅酸二钙的水化反应等方法制备了C．S．H。采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、核磁共振(NMR)、扫描电镜(SEM)与透射电镜(TEM)等现代

2、测试技术研究了合成方法、钙硅比、温度、龄期、干燥方法等参数对C．S．H结构和形貌的影响。通过XRD技术对C．S．H的有序度、主要晶面间距等参数进行了研究，发现干燥方法对C．S．H结构具有一定的影响，采用硅胶作为干燥剂的室温真空干燥对C．S．H结构的影响较小，而60℃真空干燥与D干燥一定程度上增加了C．S．H结构的有序度；初始钙硅比过低(小于O．8)或过高(大于1．7)的C—S．H在XRD图中没有出现低角度d值；随着初始钙硅比从1．0增加到1．7，上述方法合成的C．S．H其晶胞参数a增加、b减小，而c变化规律与合成方法有关。综合应用IR、29SiDPMASNMR(29

3、Si直接极化魔角旋转固体核磁共振)技术定性定量地研究了C．S．H硅氧四面体结构的聚合度，平均链长，Q1、Q2含量等聚合状态参数。研究发现，初始钙硅比在0．8．2．O的C．S．H其硅氧四面体结构以Q1、Q2两种形式存在；随着钙硅比的增加，C．S．H中Q1的含量增加，Q2的含量减小，硅氧四面体的聚合度及其直链平均链长减小，而随着合成温度的增加其变化趋势刚好相反。综合应用SEM、TEM技术研究了C．S．H的微观形貌。SEM研究发现C．S．H的形貌与其组成、合成方法、合成温度、龄期密切相关，主要形貌有纤维状、网络状、不规则团簇颗粒、卷曲的薄片状、粗短的针棒状以及交错的细长针

4、棒状；TEM测试结果表明，采用氧化钙与纳米氧化硅的常温溶液反应合成的钙硅比为1．5的C．S．H是由直径几nm到几十rim的类球状颗粒组成的长度为几十nm到几百nm的纤维状无定形物质，而钙硅比为1．0的C．S．H除了具有纤维状形貌外，还发现了层状结构和一些晶核。关键词：C—S．H；合成；钙硅比；结构；形貌武汉理工大学硕士学位论文AbstractsThehydratedcalciumsilicate(C-S—H)，theprimaryhydrationproductofPortlandcement，accountsformostofphysical，chemical，m

5、echanicalpropertiesofcement-basedcompositematerials．ResearchonthecompositionandstructureofC—S·Hhaveallimportantroleinunderstanding．regulatingandcontrollingthemechanicalpropertiesandthechemicalstabilityofcement—basedcompositematerials．Thispapercarriedoutasystematicstudy,whichfocusedonth

6、esynthesisofC—S—H，itscomposition，structureandmorphology,withmajorworkandachievedimportantresultsasfollows：SeveralseriesC—S-Hsampleswerepreparedbydifferentmethods—hydrothermalreactionofcalciumoxideandnano-silica,solutionreactionofalkalisilicateandcalciumsalt，solutionreactionofcalciumoxi

7、deandnano—silica，hydrationreactionoftricalciumsilicate(c3s)anddicalciumsilicate(c2s)atdifferenttemperature．Effectofsynthesismethods，calciumsiliconratio(c／s)，temperature，curingage，dryingmethodsonthestructureandmorphologyofC—S—HwasinvestigatedbythetechniquesofX—raydiffraction(XRD)，Infr